Com a profunda integração e desenvolvimento de tecnologias de inteligência artificial e Internet das Coisas (IoT), sensores de deformação flexíveis e extensíveis atraíram ampla atenção devido às suas aplicações potenciais em detecção de movimento humano, diagnósticos médicos, interação homem-computador e pele eletrônica. Os sensores de deformação operam convertendo estímulos mecânicos em sinais elétricos-como resistência ou capacitância-por meio de vários mecanismos de detecção. Entre estes, os extensômetros resistivos tornaram-se um ponto importante de pesquisa devido à sua alta sensibilidade, baixo custo, estrutura simples e facilidade de leitura.
Atualmente, uma das estratégias comuns para fabricar sensores de deformação flexíveis de alto-desempenho envolve a introdução de microestruturas finas-como micropirâmides, dobras e microcolunas-na superfície do substrato elástico para obter maior sensibilidade e limites de detecção mais baixos. No entanto, os métodos tradicionais de fabricação de microestruturas,-como moldagem, fotolitografia e auto{5}}montagem-geralmente envolvem processos complicados, demorados-e caros, limitando a fabricação rápida e a aplicação de sensores em{8}}grande escala. Por outro lado, a tecnologia de processamento a laser oferece uma nova abordagem para a fabricação de dispositivos eletrônicos flexíveis devido às vantagens de alta velocidade, alta eficiência, operação sem máscara, baixo custo e alta flexibilidade. No entanto, confiar apenas em estratégias de processamento a laser para obter sensores de deformação que possuam simultaneamente alta sensibilidade, alta elasticidade, alta linearidade, resposta rápida, baixa histerese e estabilidade-de longo prazo continua sendo um desafio significativo. Como alcançar a otimização sinérgica dessas propriedades em condições de fabricação simples e{14}}de baixo custo continua sendo um desafio central nas pesquisas atuais.
A equipe liderada por Xie Xiaozhu, da Escola de Engenharia Mecânica e Elétrica da Universidade de Tecnologia de Guangdong, propôs um método simples, -eficiente e econômico para desenvolver um sensor de deformação com alta sensibilidade, elasticidade e boa estabilidade. Ao combinar a tecnologia de escrita direta a laser com impressão 3D, eles fabricaram com sucesso um sensor de deformação flexível P-PDMS.
Este estudo desenvolveu uma estratégia de fabricação escalonável e de baixo-custo que combina gravação direta a laser e tecnologia de impressão 3D para preparar uma variedade de sensores de deformação flexíveis PDMS padronizados (P-PDMS). Otimizamos parâmetros de fabricação, como processamento a laser e impressão 3D, para preparar sensores com a mais alta sensibilidade em uma ampla faixa de deformação. Sob os parâmetros de processo de frequência de varredura de 100 kHz, energia de pulso de 1,46 μJ, velocidade de varredura de 5 mm/s e velocidade de impressão de 2,5 mm/s, o sensor preparado com microestrutura composta exibe sensibilidade altamente linear. Notavelmente, a sensibilidade do sensor de deformação flexível de microestrutura composta (PCM) é 159% maior que a do sensor de microestrutura única padronizada (PSLM) e 339% maior que a do sensor não padronizado. Em termos de resposta dinâmica, o sensor tem um tempo de resposta de 140 ms (em comparação com 362 ms para o sensor sem padrão e 244 ms para o sensor de microestrutura única), com coeficiente de histerese tão baixo quanto 0,023 e excelente estabilidade de ciclo. Além disso, apresenta resposta de temperatura estável e um limite de detecção ultra-baixo de 0,0125%. Portanto, nossos sensores de tensão podem ser usados para detectar uma variedade de movimentos humanos, incluindo movimentos de dedos, pulsos, joelhos e cotovelos. O método de escrita direta a laser também apresenta as vantagens de simplicidade, eficiência e baixo custo, e apresenta grande potencial na área de dispositivos eletrônicos vestíveis.
